Chip spintronico tridimensionale dall'Università di Cambridge

Gli scienziati dell'Università di Cambridge hanno creato un particolare tipo di microchip nel quale l'informazione può spostarsi su tre dimensioni al contrario di quanto accade nei microchip convenzionali, dove l'informazione è in grado di spostarsi solamente su di un piano. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sull'edizione di Nature del 31 gennaio scorso.

Il dottor Reinoud Lavrijsen, tra gli autori della pubblicazione, ha affermato: "I chip di oggi sono come bungalow, tutto accade sul medesimo piano. Abbiamo creato delle scale che permettono all'informazione di spostarsi su piani differenti". Secondo i ricercatori un microchip tridimensionale consentirà di disporre di maggiore capacità di storage, con la possibilità di distribuire l'informazione su più livelli invece che su un solo strato come accade oggi.

I ricercatori hanno realizzato un chip che si basa sui principi della spintronica, ovvero dove l'informazione è rappresentata dal momento magnetico degli elettroni invece che dalla loro carica come accade oggi. La spintronica, secondo i ricercatori, sarà nel giro di pochi anni la base su cui realizzare la maggior parte dei chip di memoria.

E' importante osservare che questo tipo di microchip non ha nulla a che vedere con le tecnologie FinFET (o Tri-gate, nel caso di Intel): sebbene questi termini indichino transistor di tipo tridimensionali, le loro interconnessioni avvengono su un piano bidimensionale esattamente come tutte le tecnologie precedenti. Questa tecnica non deve inoltre essere confusa con le tecnologie di packaging per impilare i chip (chip-stacking), come ad esempio la ben nota Through Silicon Vias che viene utilizzata nelle soluzioni Hybrid Memory Cube di Micron, dove chip che operano bidimensionalmente sono collocati l'uno sull'altro. L'esperimento condotto dai ricercatori di Cambridge è volto a mostrare la possibilità di operare tridimensionalmente per un chip spintronico.

Il microchip è stato realizzato mediante una tecnica sperimentale chiamata "sputtering": su un chip di silicio sono stati stratificati atomi di cobalto, platino e rutenio. Il cobalto ed il platino conservano l'informazione digitale similmente a quanto avviene in un hard disk. Gli atomi di rutenio agiscono invece da "messaggeri", trasferendo l'informazione tra gli strati attigui di cobalto e platino. Ciascuno strato ha lo spessore di qualche atomo.

I ricercatori hanno impiegato una tecnica chiamata MOKE, basata sull'impiego di laser, per verificare il contenuto dei differenti strati. Attivando e disattivando un campo magnetico hanno potuto rilevare nel segnale MOKE che i dati passano da strato a strato, dalla base allo strato superiore del chip. Questo comportamento è stato poi confermato utilizzando un differente metodo di misurazione (purtroppo non meglio precisato).

Il professor Russel Cowburn, ricercatore responsabile dello studio condotto presso i Cavendish Laboratory del Dipartimento di Fisica dell'Università di Cambridge, ha dichiarato: "Ciascun gradino della nostra scala spintronica ha lo spessore di pochi atomi. E' fantastico che utilizzando la nanotecnologia non solo sia possibile costruire strutture con questa precisione, ma anche che utilizzando strumenti laser avanzati sia possibile davvero osservare l'informazione percorrere questa scala gradino per gradino".

"Si tratta di un grande esempio della forza della scienza dei materiali. Tradizionalmente utilizzeremmo una serie di transistor elettronici per muovere l'informazione in questa maniera. Siamo stati capaci di ottenere lo stesso risultato combinando differenti elementi di base come cobalto, platino e rutenio. Questo è il modo del 21esimo secolo di costruire le cose: fare leva sulle caratteristiche fondamentali degli elementi e dei materiali per offrire funzionalità integrate".

La ricerca è stata finanziata dall'European Research Council, dall'Isaac Newton Trust e dalla Netherlands Organization for Scientific Research.